(57)【要約】【課題】複合材料ワイヤーは高い靭性を具えるため、ホイールフレームが外部から衝撃を受けても緩衝機能を発揮し、断裂などの状況の発生を防止することができるホイールフレームの構造を提供する。【解決手段】主に複数のカーボンファイバー複合材料で製造するフレーム板１を含み、該フレーム板中央にはスポークを挿通・固定する孔部２を形成する。該フレーム板両側には対称嵌設体４を形成し、該対称嵌設体の中央には複数の嵌設孔５を穿設し、該対称嵌設体上端には突起部６を設置する。該突起部下端には凹部を形成してタイヤを嵌合する。複数の複合材料ワイヤー８はフレーム板両側の対称嵌設体の嵌設孔内に挿通・穿設し、該複合材料ワイヤーの高靭性特性を利用し、該フレーム板と別の該フレーム板間の引張強度を強化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主に少なくとも一本のフレーム板を含み、
該フレーム板は複合材料部材により連結してホイールフレームを形成したことを特徴とする自転車ホイールフレームの構造。
【請求項２】
前記フレーム板は複合材料からなり、両側には嵌設孔を具えた対称嵌設体を形成し、該嵌設孔には複合材料部材を挿通・穿設することができ、該対称嵌設体上端には突起部を設け、該突起部内縁にはタイヤを嵌設する凹部を設置したことを特徴とする請求項１記載のホイールフレームの構造。
【請求項３】
前記フレーム板はカーボンファイバー複合材料により構成したことを特徴とする請求項１記載のホイールフレームの構造。
【請求項４】
前記複合材料部材はカーボンファイバー複合材料ワイヤーであることを特徴とする請求項１記載のホイールフレームの構造。
【請求項５】
前記フレーム板を連結する複合材料部材は板状、楕円形、方形、或いは多角形などあらゆる断面形状とすることができることを特徴とする請求項１記載のホイールフレームの構造。
【請求項６】
前記フレーム板は金属合金材料からなることを特徴とする請求項１、或いは３記載のホイールフレームの構造。
【請求項７】
前記複合材料部品材は金属合金材料であることを特徴とする請求項１、或いは４、或いは５記載のホイールフレームの構造。
【請求項８】
前記フレーム板は一体に設置するフレーム板とすることができ、かつ前記フレーム板両側には嵌設孔を具えた突起部を設置し、該突起部内縁にはタイヤを嵌設、固定可能な凹部を設置し、該嵌設孔は複合材料部材により嵌合され、また前記一体設置のフレーム板下端には間断状穿孔を穿設したことを特徴とする請求項１記載のホイールフレームの構造。
【請求項９】
前記フレーム板の対称嵌設体両側には凹溝部を設置し、該凹溝部はカーボンファイバー複合材料ワイヤーを設置する嵌合部品を嵌設したことを特徴とする請求項２記載のホイールフレームの構造。
【請求項１０】
前記一体に設置するフレーム板及び前記複合材料部品はカーボンファイバーからなることを特徴とする請求項８記載のホイールフレームの構造。
【請求項１１】
前記一体に設置するフレーム板は金属合金材料からなることを特徴とする請求項８、或いは１０記載のホイールフレームの構造。
【請求項１２】
前記複合材料ワイヤーは板状、楕円形、方形、或いは多角形などあらゆる断面形状とすることができることを特徴とする請求項８、或いは１０記載のホイールフレームの構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自転車のホイールフレームの構造に関する。特に一種の重量を最適に軽量化可能で、製造を容易とするホイールフレームの構造に係る。
【０００２】
【従来の技術】
自転車はこれまで交通手段としての役割から、堅固で高い構造強度を具えた鋼鉄材料により製造されて来た。しかし近年、経済の発展に伴い、自転車はレジャー用品として注目されており、構造の強度と軽量が共に求められるようになっている。
カーボンファイバー複合材料は、自転車業界で使用が増えており、自転車本体への応用の他、各部位のパーツにも広く応用されている。ホイールへの応用では「自転車ホイールフレーム構造」が登録されている。このホイールフレームはカーボンファイバー複合材料を利用し、垂直ポストの対称半円ホイールを成型するものである。該対称半円ホイールを嵌合、接続し、該対称半円ホイールの嵌合位置にスポークを設置する孔及び相対傾斜孔を穿設するが、該構造はもともと公知の自転車フレームと同様の構造であるため、以下のような欠点を存する。
即ち、もともと使用していた鋼鉄材料を軽量なカーボンファイバー複合材料に代えただけであるため、構造上は変化がなく、ホイールフレーム重量の大幅な軽量化はなされていない。
さらに、該構造は対称半円ホイールを垂直嵌合方式で嵌合し形成するため強度が不十分で、外部から大きな力が加わると、タイヤが緩む、或いは脱落するなどの状況が発生し易い。
また、カーボンファイバー材料は湾曲、屈折不能な性質を持つため、単一で円形かつ面積の広いホイールフレームを成型する時、不良品がで易く、コスト増加を招いている。この湾曲、屈折不能な性質を克服しようとし、カーボンファイバー複合材料を接着する方式を採用すれば、時間がかかるという新たな問題も生じる。
加えて、対称半円ホイールの垂直嵌合方式成型は複雑で、技術的に困難であるという欠点もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公知構造の欠点を解決するため、本発明はホイールフレームの構造の提供を課題とする。
それは、複数の軽量複合材料で製造したフレーム板と靭性の高い複合材料ワイヤーを利用し、ホイールフレーム重量の大幅な低下を実現することができる。
またそれは、複数の構造強度が高くかつ軽量特性を具えた複合材のフレーム板に靭性の高い複合材料ワイヤーを合わせ、ホイールフレームの十分な構造強度及び抗力強度を達成する。
さらにそれは、複合材料ワイヤーを面積の小さいフレーム板と嵌設することによりフレーム板の成型を簡単にし、製造時間を短縮することができる。
加えてそれは、面積の小さいフレーム板を複合材料ワイヤーと嵌設することにより、材料コストを大幅に低下させることができる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は下記のホイールフレームの構造を提供する。
それは主に複数のカーボンファイバー複合材料で製造するフレーム板を含む。
該フレーム板中央には孔部を形成する。該孔部は自転車のスポークを穿設し、該フレーム板両側には対称嵌設体を形成する。該対称嵌設体の中央には複数の嵌設孔を穿設し、該対称嵌設体上端には突起部を設置する。該突起部下端には凹部を形成する。該凹部にはタイヤを嵌設する。
複数の複合材料ワイヤーはフレーム板両側の対称嵌設体の嵌設孔内に穿設し、該複合材料ワイヤーの高靭性特性を利用し、該フレーム板と別の該フレーム板間の引張強度を強化する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１が示すように、本発明はフレーム板１を含む。
該フレーム板１はカーボンファイバー複合材料で製造し、該フレーム板１中央には孔部２を形成する。該孔部２は自転車のスポーク３を穿設し、該フレーム板１両側には対称嵌設体４を形成する。該対称嵌設体４の適当な位置には、複数の嵌設孔５を穿設し、該対称嵌設体４上端には突起部６を設置する。該突起部６下端には凹部７を形成し、該凹部７はタイヤを収容し、該突起部６により嵌合する。
複数の複合材料ワイヤー８は本発明ではカーボンファイバー複合材料により製造し、該複合材料ワイヤー８は複数のフレーム板１両側の対称嵌設体４の嵌設孔５内に順番に挿通する。該複合材料ワイヤー８の高靭性特性を利用し、該フレーム板１と別の該フレーム板１間の引張強度を強化する（図５参照）。
【０００６】
本発明は組立て時に、先ず該複数の複合材料ワイヤー８を該フレーム板１両側対称嵌設体４中央の複数の嵌設孔５内に挿通・穿設する。続いて、該複数のフレーム板１を順番に相互に接続し、該複合材料ワイヤー８の嵌設を完了した該複数のフレーム板１を成型ジグ内に入れる（図４参照）。該ジグを利用し、該複数の複合材料ワイヤー８を挿通・穿設した該複数のフレーム板１を外側に向かい拡張する。こうして、該複合材料ワイヤー８を張り、高い引張強度を具えた構造を形成する。最後に、張りが完了した該複合材料ワイヤー８の前後端を接続し、本発明構造を完成する（図５参照）。
【０００７】
次に図６が示すように、本発明の第二実施例では複数のフレーム板９を含む。該フレーム板９は軽量で面積の大きなアルミ合金材料により製造する。該フレーム板９の適当な位置にはスポーク３を挿通・穿設する孔部２を形成し、該フレーム板９両側には対称嵌設体４を形成する。該対称嵌設体４の一端には、嵌設孔５を具えた突起部６を形成し、該突起部６内縁には凹部７を形成する。該凹部７はタイヤを収容し、該突起部６により嵌合する。また、該対称嵌設体４下端の適当な位置には凹溝部１０を形成し、該凹溝部１０は嵌合部品１１を嵌合する。
該嵌合部品１１は複合材料或いは金属合金材料で製造し、該嵌合部品１１は該フレーム板９両側の凹溝部１０と相互に対応し、該凹溝部１０内に嵌合・嵌設する。かつ、該嵌合部品１１は中央には該複合材料ワイヤー８が挿通・穿設、嵌設する嵌設孔５を形成する。
該複合材料ワイヤー８は高靭性特性を持つ複合材料で、該嵌設孔５と相互に対応する形状を呈し、また、該フレーム板９両側の対称嵌設体４突起部６の嵌設孔５に嵌設し、及び該フレーム板９下端の凹溝部１０嵌合部品１１の嵌設孔５内に嵌設する。
【０００８】
組立て時には、先ず該嵌合部品１１を該対称嵌設体４両側の凹溝部１０内に嵌合し、該複合材料ワイヤー８を該複数のフレーム板９両側の対称嵌設体４の嵌設孔５内に挿通・穿設する。続いて、該複合材料ワイヤー８の嵌設を完了した該フレーム板９を成型ジグ内に入れる。該ジグを利用し、該複合材料ワイヤー８を挿通・穿設した該複数のフレーム板９を外側に向かい拡張する。こうして、該複合材料ワイヤー８を張り、高い引張強度を具えた構造を形成する。最後に、張りが完了した該複合材料ワイヤー８の前後端を接続し、本発明構造を完成する。
【０００９】
続いて図１０、１１が示すように、本発明の第三実施例では単一のフレーム板１２を含む。該単一のフレーム板１２の適当な位置にはスポーク３を穿設する孔部２を形成し、両側には対称の突起部６を形成する。該突起部は嵌設孔５を具え、該嵌設孔５に該複合材料ワイヤー８を挿通・穿設する。該突起部６内縁にはタイヤを嵌設する凹部７を形成する。また、該単一のフレーム板１２底部には該単一のフレーム板１２を軽量化することができる間断状穿孔１３を穿設する。こうして、上記実施例と同様の効果を達成する。
【００１０】
次に図１２が示すように、本発明の第四実施例では複合材料フレーム板１の対称嵌設体４の円孔状嵌設孔５を、板状の嵌設孔１４に成型する。該板状嵌設孔１４は相互に対応状を呈する複合材料部品１５を挿通・穿設し、該板状を呈する複合材料部品１５は上記実施例と同様の効果を達成する。
また、図１３が示すように複合材料ワイヤー８は楕円形、方形、或いは多角形などあらゆる形状とすることができる。
【００１１】
【発明の効果】
上記のように、本発明は高い構造強度と軽量特性を兼ね備えた複合材料フレーム板を利用し、加工・製造を容易にすることができる。さらに、靭性の高い複合材料ワイヤーを利用し、ホイールフレームの構造を強化し、重量の大幅な低下を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明ホイールフレームの構造の分解指示図である。
【図２】本発明ホイールフレームの構造の分解指示図である。
【図３】本発明ホイールフレームの構造の断面図である。
【図４】本発明ホイールフレームの構造のジグ加工指示図である。
【図５】本発明ホイールフレームの構造の外観指示図である。
【図６】本発明ホイールフレームの構造の第二実施例分解図である。
【図７】本発明ホイールフレームの構造の第二実施例断面図である。
【図８】本発明ホイールフレームの構造の第二実施例スポーク組立て指示図である。
【図９】本発明ホイールフレームの構造の第二実施例外観指示図である。
【図１０】本発明ホイールフレームの構造の第三実施例部分外観図である。
【図１１】本発明ホイールフレームの構造の第三実施例外観指示図である。
【図１２】本発明ホイールフレームの構造の第四実施例分解図である。
【図１３】本発明ホイールフレームの構造における異なる外形を呈した複合材料ワイヤーの指示図である。
【符号の説明】
１  フレーム板
２  孔部
３  スポーク
４  対称嵌設体
５  嵌設孔
６  突起部
７  凹部
８  複合材料ワイヤー
９  フレーム板
１０  凹溝部
１１  嵌合部品
１２  単一フレーム板
１３  間断状穿孔
１４  板体状嵌設孔
１５  複合材料部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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